人教版高一生物必修1课件：4.2 生物膜的流动镶嵌模型 （共44张ppt）

动物细胞吸水与失水的原理：渗透作用
______ 具有控制物质进出细胞的作用，相当于半透膜
当外界溶液浓度______细胞质的浓度，细胞吸水膨胀。（浓度差异大时，会因吸水而涨破）
当外界溶液浓度______细胞质的浓度，细胞失水皱缩。（浓度差异大时，会因失水而死亡）
当外界溶液浓度______细胞质的浓度，细胞保持原态，水分进出细胞处于动态平衡。
细胞膜
大于
等于
小于
___________相当于一层半透膜。
当细胞液的浓度_________外界溶液的浓度（外因）时，细胞失水，发生质壁分离。
（内因：细胞壁和原生质层都有一定的伸缩性，原生质层比细胞壁的伸缩性大。 细胞不断失水时，原生质层与细胞壁逐渐分离开来。）
当细胞液的浓度__________外界溶液的浓度时，细胞吸水，质壁分离复原。
植物细胞吸水与失水的原理
原生质层
小于
大于
质壁分离中的“质”和“壁”代表什么？
原生质层 细胞壁
1、水稻培养液里的Ca2+和Mg2+浓度为什么会增高?
2、不同作物对无机盐的吸收有差异吗?
水稻
番茄
初始浓度
离子
O
Mg2+
Ca2+
SiO44-
二、物质跨膜运输的其他实例
在培养过程中，水稻吸收水分及其他离子较多，吸收Ca2+、Mg2+较少，结果导致水稻培养液里的Ca2+、Mg2+浓度增高。
有
G7
3、水分子跨膜运输是顺相对含量梯度的，其他物质的跨膜运输也是这样吗？
水分子跨膜运输是顺相对含量梯度的，其他物质的跨膜运输并不都是这样，这取决于细胞生命活动的需要。
4、细胞对物质的吸收有选择吗？如果有，这种选择性有普遍性吗？
有，这种选择有普遍性。
物质跨膜运输的特点：
1、物质跨膜运输并不都是顺相对含量梯度的。
2、细胞对物质的输入和输出有选择性。
G8
细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜
试说明选择透过性膜和半透膜的异同：
半透膜的特点是小分子能通过，大分子不能通过；选择透过性膜的特点是被选择吸收的小分子能通过，大分子不能通过。
G9
细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜
生物膜对物质进出细胞是有选择性的，为什么生物膜能够控制物质的进出？这与生物膜的结构有什么关系？
第五章 细胞的物质输入和输出
第2节 生物膜的流动镶嵌模型
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本节聚焦：
对生物膜结构的探索历程
流动镶嵌模型的基本内容
学习重难点
1.教学重点
流动镶嵌模型的基本内容。
2.教学难点
探讨建立生物膜模型的过程如何体现结构与功能相适应的观点。
G1:（1）19世纪末欧文顿的实验说明了什么？(2)教材P66页思考与讨论1-2。
G2:（1）回顾第3章第1节的内容，说明细胞膜的组成成分。（2）在组成细胞膜的脂质中，哪一种脂质最丰富？细胞膜功能的复杂程度与什么有关？
G3：（1）1925年荷兰科学家的实验得出了什么结论？（2）结合教材P66页有关磷脂的相关信息，请尝试画出磷脂分子在空气—水界面上的排布。（3）已知细胞膜两侧都有水环境存在，细胞膜中的磷脂分子如何排布？
G4：（1）1959年罗伯特森使用电镜看到了怎样的细胞膜结构，由此他得出了什么结论。这种生物膜结构有什么不足？
G5：1970年荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验说明了什么？除此之外，还有什么实例？
G6：1972年桑格和尼克森提出了什么样的生物膜结构模型？在该模型中膜的基本支架是什么？膜功能的体现者是？构成细胞膜的蛋白质在膜上如何排布？
G7：在细胞膜的外侧存在着糖被，糖被的成分和主要功能分别是什么？
G8：生物膜的结构特点是什么？具有该特点的结构基础是什么？
G9：生物膜的功能特点是什么？具有该特点的结构基础是什么？
书面展示（5min)
G1:（1）19世纪末欧文顿的实验及结论？(2)教材P66页思考与讨论1-2。
G2:（1）回顾第3章第1节的内容，说明细胞膜的组成成分。（2）在组成细胞膜的脂质中，哪一种脂质最丰富？细胞膜功能的复杂程度与什么有关？
G3：（1）1925年荷兰科学家的实验及结论？（2）结合教材P66页有关磷脂的相关信息，请尝试画出磷脂分子在空气—水界面上的排布。（3）已知细胞膜两侧都有水环境存在，细胞膜中的磷脂分子如何排布？
G4：（1）1959年罗伯特森的实验及结论。这种生物膜结构有什么不足？
G5：1970年荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验说明了什么？除此之外，还有什么实例？
G6：1972年桑格和尼克森提出了什么样的生物膜结构模型？在该模型中膜的基本支架是什么？膜功能的体现者是？构成细胞膜的蛋白质在膜上如何排布？
G7：在细胞膜的外侧存在着糖被，糖被的成分和主要功能分别是什么？
G8：生物膜的结构特点是什么？具有该特点的结构基础是什么？
G9：生物膜的功能特点是什么？具有该特点的结构基础是什么？
口头展示（5min)
一、生物膜结构的探索历程：
细胞膜的组成成分是什么？
时间：19世纪末
人物：欧文顿（E.Overton）
实验：用500多种物质对植物细胞进行上万次的通透性实验,发现细胞膜对不同物质的通透性是不一样的：凡可以溶于脂质的物质，比不溶于脂质的物质更容易通过细胞膜进入细胞。
资料1:欧文顿的实验
不溶于脂质的物质
溶于脂质的物质
提出假说：膜是由脂质组成的。
G1
实验:科学家对哺乳动物成熟红细胞膜进行了化学分析
时间：20世纪初
资料2:
化学分析表明：膜的主要成分是脂质和蛋白质。
在组成细胞膜的脂质中，_______最丰富。
功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量______。（越多/越少）
磷脂
越多
脂质
蛋白质
糖类
细胞膜主要由______和______组成。此外，还有少量的_______。
G2
一、生物膜结构的探索历程：
脂质和蛋白质是怎样有机结合构成细胞膜的呢？
时间：1925年
提出假说：
细胞膜中的脂质分子排列为连续的两层。
资料3：荷兰科学家的实验
实验：两位荷兰科学家用丙酮从人的红细胞膜中提取脂质，在空气－水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰好为红细胞表面积的 2 倍。
G3
磷脂分子的结构
【小资料】磷脂是组成细胞的主要脂质，是一种由甘油、脂肪酸、和磷酸等所组成的分子。磷酸“头”部是亲水的，脂肪酸的“尾”部是疏水的。
疏水尾部
亲水头部
亲水“头部”
疏水“尾部”
G3
磷脂分子在空气—水界面上如何排布？
水
空气
亲水的“头部”与水接触，疏水的“尾巴”远离水，朝向空气的一面，在水空气界面上铺展成单分子层。
G3
细胞膜的两侧都有水环境存在。请大胆的推测和想象一下在这样的环境中，细胞膜中的磷脂分子可能怎么排布？
水
水
G3
时间：1925年
提出假说：
细胞膜中的脂质分子排列为连续的两层。
资料3：荷兰科学家的实验
实验：两位荷兰科学家用丙酮从人的红细胞膜中提取脂质，在空气－水界面上铺展成单分子层，测得单分子层的面积恰好为红细胞表面积的 2 倍。
G3
一、生物膜结构的探索历程：
蛋白质位于细胞膜的什么位置？
时间：1959年
人物：罗伯特森（J.D.Robertsen）
实验：在电镜下看到细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构。
资料4：罗伯特森的实验
提出假说：生物膜是由“蛋白质—脂质—蛋白质”的三层结构构成的静态统一结构。
蛋白质
蛋白质
脂质
单位膜模型
G4
结论：蛋白质在膜中的分布是不对称的。
资料5：冰冻蚀刻技术和扫描电子显微镜技术
（蛋白质镶在、嵌入、横跨磷脂双分子层）
诱导
融合
人细胞
鼠细胞
红色荧光染料标记膜蛋白
370C
40min
1970年，Frye和Edidin人-鼠细胞融合实验
资料5：人-鼠细胞融合实验（荧光标记实验）
表明：细胞膜具有流动性。
G5
绿色荧光染料标记膜蛋白
杂交细胞
受精时细胞融合
植物细胞的质壁分离
动物细胞的吸水和失水
变形虫的伪足运动
。。。。。
随着新的技术手段（冰冻蚀刻技术和扫描电子显微镜技术）不断运用于生物膜的研究，科学家发现膜蛋白并不是全部平铺在脂质表面，有的蛋白质是镶嵌在脂质双分子层中。
时间：1972年
人物：桑格和尼克森
提出：生物膜的流动镶嵌模型
资料7：流动镶嵌模型
一、对生物膜结构的探索历程
时间
科学家
科学实验
提出假说
19世纪末
欧文顿
用500多种物质对植物细胞进行上万次的通透性实验，发现脂质更容易通过细胞膜
膜是由脂质组成的
1925年
两位荷兰科学家
从细胞膜中提取脂质，铺成单层分子，面积是细胞膜的2倍
细胞膜中脂质为连续的两层
1959年
罗伯特森
在电镜下看到细胞膜由“蛋白质—脂质—蛋白质”的三层结构构成
生物膜为三层静态统一结构
1970年
弗雷和埃迪登
分别用绿色和红色荧光染料标记两种细胞的蛋白质，并将两细胞融合，发现荧光均匀
细胞膜具有流动性
1972年
桑格和尼克森
在新的观察和实验证据基础上
提出流动镶嵌模型
二、流动镶嵌模型的基本内容
1、磷脂双分子层构成膜的基本支架。（其中磷脂分子 的亲水性头部朝向两侧，疏水性的尾部朝向内侧）
镶
镶
嵌
嵌
贯穿
2、蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的贯穿整个磷脂双分子层。
G6
二、流动镶嵌模型的基本内容
3、磷脂分子层是轻油般的流体，磷脂分子可以运动，具有流动性。（其分子的运动有多种形式）
4、大多数的蛋白质分子也是可以运动的。（也体现了膜的流动性）
G7
5、在细胞膜的外表面，有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类结合形成的糖蛋白，叫做糖被(不对称性）。
作用：与细胞表面的识别有关；在消化道和呼吸道上皮细胞表面还有保护和润滑的作用。
二、流动镶嵌模型的基本内容
蛋白质
磷脂双
分子层
判断细胞膜内外侧的方法：
外侧：糖蛋白存在的一侧
内侧：没有糖蛋白的一侧
糖蛋白
二、生物膜的流动镶嵌模型
生物膜的结构特点：
流动性
结构基础：
磷脂和大多数蛋白质是运动的。
生理意义：
保证了细胞的物质运输、信息交流、分裂、融合等正常生命活动的进行。
G8
二、生物膜的流动镶嵌模型
生物膜的功能特点：
选择透过性
结构基础：
膜上具有载体蛋白
生理意义：
控制物质进出细胞
G9
小结：对生物膜结构的探索历程
19世纪末，欧文顿的实验和推论：膜是由 组成的；
20世纪初，科学家的化学分析结果，指出膜主要由＿＿＿＿＿＿＿组成；
1959年罗伯特森提出的结构模型：所有生物膜都由
三层静态结构；
1970年，荧光标记小鼠细胞和人细胞融合实验，指出细胞膜具有 ；
1972年，桑格和 提出了 ___________________________。
脂质
脂质和蛋白质
蛋白质－脂质－蛋白质
流动性
尼克森
流动镶嵌模型
小结：概念图
基本支架
具有流动性
有的贯穿整个磷脂双分子层
生物膜成分
大多数可以运动
生物膜具有结构特性:
磷脂双分子层
蛋白质分子
部分镶在磷脂双分子层表面
部分或全部嵌入磷脂双分子层中
流动性
生物膜的功能特性：选择透过性
基本支架
具有流动性
有的贯穿整个磷脂双分子层
生物膜成分
大多数可以运动
生物膜具有结构特性:
磷脂双分子层
蛋白质分子
部分镶在磷脂双分子层表面
部分或全部嵌入磷脂双分子层中
流动性
生物膜的功能特性：选择透过性
　　流动镶嵌模型与“蛋白质—脂质—蛋白质”三层结构模型有何异同？
思考
相同点：
都认为组成细胞膜的主要物质是脂质和蛋白质。
不同点：
1、流动镶嵌模型认为蛋白质在膜中的分布是不均匀的。而三层结构模型认为蛋白质均匀分布在脂双层的两侧。
2、流动镶嵌模型强调组成膜的分子是运动的，而三层结构认为生物膜是静止结构。
A
不要灰心，再来一次！
C
D
B
不要灰心，再来一次！
不要灰心，再来一次！
恭喜你，答对了！再接再厉！
知识闯关：第一关
人体内的白细胞能进行变形运动，穿出毛细血管壁，吞噬侵入人体内的病菌，这个过程的完成依靠细胞膜的 （ ）
选择透过性
保护作用
流动性
扩散
A
不要灰心，再来一次！
C
D
B
不要灰心，再来一次！
不要灰心，再来一次！
恭喜你，答对了！再接再厉！
知识闯关：第二关
使磷脂特别适于形成细胞膜的原因是（ ）
磷脂是疏水性
磷脂是亲水性的
磷脂能迅速吸水
磷脂既是疏水性的又是亲水性的
A
不要灰心，再来一次！
C
D
B
不要灰心，再来一次！
不要灰心，再来一次！
恭喜你，答对了！再接再厉！
知识闯关：第三关
细胞膜具有选择透过性，与这一特性密切相关的成分是（? ）
磷脂
糖蛋白?
蛋白质?
磷脂、蛋白质
某研究性学习小组欲研究细胞膜的结构和成分，如果你是课题组成员，请你回答下列问题：
（1）应选取人的哪种细胞做实验 （ ）
A．神经细胞 B．口腔上皮细胞
C．成熟的红细胞 D．白细胞
（2）将选取的上述材料放入 ，由于渗透作用，一段时间后细胞将破裂，然后再用 法获得纯净的细胞膜。
（3）若将细胞膜的磷脂提取后放入盛有水的容器中，经过充分搅拌后，下列能正确反应其分布的图是 （ ）

（4）脂质单分子层的面积是细胞表面积的2倍，说
明 。
C
A
蒸馏水
离心
磷脂分子在细胞膜中成双层排列
知识闯关：最后一关
细胞膜流动性的实例
1。胞吞和胞吐
2。细胞融合
3。变形
细胞杂交， 精卵细胞的融合，
人—鼠杂交实验
（草履虫取食及排废物，吞噬）
质壁分离及复原，
缢 裂,
精细胞形成精子，
出芽生殖,
白细胞变形通过血管,
变形虫形成伪足.
一、对生物膜结构的探索历程
时间
科学家
科学实验
提出假说
19世纪末
欧文顿
用500多种物质对植物细胞进行上万次的通透性实验，发现脂质更容易通过细胞膜
膜是由脂质组成的
1925年
两位荷兰科学家
从细胞膜中提取脂质，铺成单层分子，面积是细胞膜的2倍
细胞膜中脂质为连续的两层
1959年
罗伯特森
在电镜下看到细胞膜由“蛋白质—脂质—蛋白质”的三层结构构成
生物膜为三层静态统一结构
1970年
弗雷和埃迪登
分别用绿色和红色荧光染料标记两种细胞的蛋白质，并将两细胞融合，发现荧光均匀
细胞膜具有流动性
1972年
桑格和尼克森
在新的观察和实验证据基础上
提出流动镶嵌模型